STM32通过PWM产生频率为20HZ占空比为50%方波，并通过单片机测量频率并显示

只看该作者 · 2024-1-29 16:17

STM32通过PWM产生频率为20HZ占空比为50%方波，并通过单片机测量频率并显示
为了准备电赛最近又复习了一下单片机相关的知识。发现只是看教程、手册没有啥的也不知道自己有没有学会，于是决定做一个小小的测试。测试内容是通过PWM产生频率为20HZ的占空比为50%方波，并且通过单片机测量该方波的频率。啥话不说上图看成果：

单片机产生频率为20HZ的占空比为50%方波
通过单片机产生方波很容易，设置寄存器ARR的值就能确定周期。设置CCRx的值就能设置设置占空比。当CNT寄存值小于CCRx的值时输出低电平，大于CCRx的值时输出高电平，到达ARR的值时溢出。知道基本的原理后通过寄存器初始化和使能相关的寄存器就可以了。

这次实验采用TIM3 CH2不重映像，同时设置PWM模式为向上计数模式。配置步骤如下:

只看该作者 · 2024-1-29 16:19

开启TIM3时钟，并设置PA7为复用输出
初始化TIM3，设置TIM3的ARR和PSC值
设置TIM3_CH2的PWM模式，使能TIM3的CH2输出
使能TIM3
修改TIM3_CCR2来控制占空比
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //①使能 GPIO 和 AFIO 复用功能时钟
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PC7

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //TIM_CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA

//初始化TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

//初始化TIM3 Channel2 PWM模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3

}

  以上代码就完成了PWM的初始化，如果要产生20HZ的波形，那么就相当于要没50ms要溢出一次，那么我们可以设置arr的值为499，psc的值为7199。Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk=（499+1）* （ 7199+1）/72=50ms 。说明计数到500次为50ms，那么设置CCR2的值为250就可以实现占空比为50%。

只看该作者 · 2024-1-29 16:20

单片机测量频率并显示
测量频率的思路有很多种，网上有关于ADC测量电压，也有关于输入捕获的。但是上次电赛校赛，学长用的是外部中断结合定时器中断来实现的，思路也比较简单。就是下降沿触发外部中断，然后打开定时器计数。当再次进入外部中断时停止计数清楚相关的标志位。这样就得到了一个计数次数，通过计数次数就可以计算出电平经历变化用的时间，时间的倒数就是相关的频率。本次实验用的是外部中断三（EXTI3）对应PE3口。

void EXTIX_Init(void)
{

   EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

KEY_Init();    // 按键端口初始化

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能复用功能时钟

//GPIOE.3    中断线以及中断初始化配置下降沿触发 //KEY1
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource3);
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line3;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);       //根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn; //使能按键KEY1所在的外部中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; //抢占优先级2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; //子优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);       //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

}

只看该作者 · 2024-1-29 16:20

void EXTI3_IRQHandler(void)
{
if(half_cricle == 0)
{
TIM2->CNT = 0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIMx
half_cricle = 1;
}
else if(half_cricle == 1)
{
time_of_circle = TIM2->CNT;
TIM2->CNT = 0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIMx
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
}

只看该作者 · 2024-1-29 16:21

定时器2初始化：void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
// NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //时钟使能

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    计数到5000为500ms
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

// TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断

// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
// NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
}

只看该作者 · 2024-1-29 16:21

主函数：int main(void)
{
char str[10];
delay_init();            //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200);    //串口初始化为115200
LED_Init();       //初始化与LED连接的硬件接口
EXTIX_Init();          //初始化外部中断输入
LCD_Init();
TIM3_PWM_Init(499,7199);
TIM2_Init(4999,7199);
LED0=0; //先点亮红灯
TIM_SetCompare2(TIM3,250);//设置CCR2的寄存器值为250占空比为50%
LCD_ShowString(45,125,200,30,16,"-----freqency-----");
LCD_ShowString(130,165,32,30,16,"HZ");
while(1)
{
freq=10000.0 / (float)time_of_circle;
sprintf(str,"%.2f",freq);
LCD_ShowString(50,165,64,30,16,str);
LCD_ShowString(45,125,200,30,16,"-----freqency-----");
LCD_ShowString(130,165,32,30,16,"HZ");
}
}

只看该作者 · 2024-1-29 16:22

以上就是几个主要的函数，用库函数配置比寄存器配置舒服多了，之前一直整寄存器版本的，现在接触库函数觉得实在是太方便啦！